SOLUCIONARIO Página 285 1. ¿Cuáles son las consecuencias consecuencias de la diferenciación diferenciación magmática? magmática? La diferenciación magmática hace que un magma vaya variando su composición original a medida que asciende a la superficie y se enfría. Esto se debe a que el enfriamiento hace que los minerales comiencen a cristalizar de forma fraccionada y constituyen una fase sólida que, a menudo, se separa del líquido magmático y lo empobrece en determinados elementos. También se puede producir diferenciación cuando algunos de los fluidos hidrotermales que constituyen la fase líquida del magma migran a través de las fisuras de la cámara magmática.
2. Indica en qué qué consisten los los principales principales procesos de la evolución evolución de un magma. En la evolución magmática intervienen los siguientes procesos: la diferenciación magmática, que se explica en la solución de la actividad anterior, la asimilación de la roca encajante, que tiene lugar cuando el magma caliente funde las rocas de las paredes de la cámara magmática y asimila sus componentes, y la mezcla de magmas, que se produce cuando un magma caliente y ascendente penetra en la cámara magmática y se mezcla con el magma residente, ya diferenciado.
3. ¿Cómo afecta la presencia de agua en la formación de un magma? Razona tu respuesta. Para responder a esta actividad, debes consultar el apartado titulado «El ambiente petrogenético magmático» de la unidad 15. Allí se explica que la entrada de agua en una roca caliente, pero sólida, puede causar su fusión, ya que el agua interfiere con los elementos que constituyen las redes cristalinas de los minerales y las desestabiliza. El resultado es que la temperatura de fusión de dichos minerales desciende, y la roca se funde.
Página 287 1. Define plutón, plutón, batolito, batolito, lacolito, estratovolcán, pitones y erupciones peleanas. Un plutón es una masa de rocas magmáticas que se ha formado por consolidación de un magma en el interior de la corteza. Un batolito es un plutón discordante de grandes dimensiones (más de 100 km de diámetro). Un lacolito es un plutón de tamaño medio y forma lenticular, con la base plana y el techo abombado. Un estratovolcán es un edificio volcánico, generalmente cónico, que está formado por capas superpuestas de lava y piroclastos, acumuladas alrededor del cráter durante las sucesivas erupciones que el volcán experimentó desde su formación. Unidad 14. El magmatismo magmatismo y el metamorf metamorfismo ismo
Los pitones son masas de rocas volcánicas con forma de aguja, que se forman cuando la lava se consolida en el interior de la chimenea volcánica, y la posterior erosión elimina las laderas del edificio volcánico, que generalmente están formadas por acumulaciones de piroclastos mucho menos compactas. Las erupciones peleanas son aquellas que se generan a partir de magmas muy viscosos, que se solidifican en la misma chimenea volcánica y la taponan, impidiendo la salida de gases. La presión acumulada suele hacer que se produzcan grandes explosiones o nubes de piroclastos ardientes que se emiten a gran velocidad y que arrasan todo a su paso en los alrededores del edificio volcánico.
2. Di cuáles son los principales tipos de erupciones volcánicas. Las erupciones volcánicas pueden ser de seis grandes tipos en función, de su explosividad y de la naturaleza de los materiales que expulsan: fisurales, hawaianas, estrombolianas, vulcanianas, peleanas y freáticas.
Página 289 1. ¿Qué similitudes y qué diferencias hay entre un basalto y un gabro? Ambas rocas comparten su composición mineralógica, ya que son ricas en piroxenos y plagioclasas, además de contener importantes cantidades de olivino. Se diferencian en su textura, de manera que la del basalto es microcristalina (como corresponde a su génesis volcánica con enfriamiento muy rápido), mientras que la del gabro tiene cristales grandes y bien formados (consecuencia de un enfriamiento lento bajo la superficie, acorde con su naturaleza plutónica).
2. En una roca, hemos sido capaces de distinguir, con ayuda de una lupa, cuarzo, feldespato y mica. ¿De qué tipo de roca se trata? La composición mineralógica se corresponde con la de dos rocas magmáticas: el granito y la riolita. Dado que el enunciado indica que dichos minerales han sido identificados con la ayuda de una lupa, lo más probable es que se trate de granito, que presenta cristales grandes de las tres especies minerales indicadas, mientras que la riolita es volcánica y, por ello, tiene una textura porfídica en la que algunos de los cristales son grandes, mientras que la mayor parte son microscópicos.
3. Haz un cuadro con los principales tipos de yacimientos magmáticos y de sus minerales.
Yacimientos
Minerales
Con proceso de enfriamiento lento
Diamante, corindón, turmalina, circón, uraninita
Hidrotermales
Wolframita, galena, pirita, calcita, calcopirita (sulfuro de Fe y Cu), cinabrio (sulfuro de Hg)
Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
Página 291 1. Explica de forma breve cuáles son los principales factores que causan el metamorfismo. Los principales factores del metamorfismo son los siguientes: • El aumento de la temperatura. Un incremento térmico puede romper los enlaces que existen entre los átomos que conforman las redes cristalinas de los minerales, y aumenta la energía interna de dichos átomos. Estos dos hechos favorecen nuevas reacciones químicas, que generan estructuras cristalinas diferentes (nuevos minerales). • El incremento de la presión. Un aumento de la presión puede cambiar las estructuras cristalinas de los minerales de una roca por otras más compactas (de nuevos minerales). También, puede provocar una reorientación o un cambio en la disposición de los cristales. • La presencia de fluidos. En muchas rocas sometidas a presión se produce una circulación de agua por los espacios intergranulares. Esta agua lleva iones en disolución, que pueden reaccionar con las ahora inestables redes cristalinas de los minerales y cambiar la composición de la roca. 2. ¿Qué es la foliación? ¿Qué grados conoces? La foliación es un tipo de estructura que consiste en una orientación en láminas de los minerales que componen la roca. Según la intensidad del metamorfismo, se distinguen varios grados de foliación: • Pizarrosidad. Se caracteriza porque los cristales definen una estructura hojosa. Es típica de un metamorfismo de intensidad baja. • Esquistosidad. La foliación es más ondulada que en el caso anterior, y los cristales que forman la roca son de mayor tamaño. Se produce con un metamorfismo de mayor intensidad. • Gneísica. Tiene lugar en casos de metamorfismo muy intenso. Se caracteriza porque los cristales se agrupan en bandas alternas de colores claros y oscuros, entre las que se disponen cristales de mayor tamaño que el resto. 3. ¿A qué se deben los cambios en la composición de los minerales que componen una roca expuesta al metamorfismo? Los minerales de las rocas sometidas a metamorfismo se vuelven inestables, debido a que las condiciones propias de este ambiente petrogenético son diferentes de las de los ambientes que las formaron. Estas condiciones del metamorfismo hacen que se rompan los enlaces entre los átomos y que se liberen iones, que pueden reaccionar entre sí y con las estructuras de los minerales, lo que ocasiona tres tipos de cambios: • Cambios isoquímicos. Originan cristales con la misma composición química, pero con diferentes redes cristalinas. Estos minerales se denominan polimorfos. • Recristalización. Provoca el aumento del tamaño de los cristales (blastesis) que tenía la roca original. • Formación de nuevos minerales, debido a los cambios químicos producidos por los fluidos circulantes, que, al aportar iones nuevos, generan minerales con composiciones diferentes a las de origen. Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
Página 293 1. Diferencias y semejanzas entre el dinamometamorfismo y el metamorfismo de enterramiento. El factor determinante en el metamorfismo dinámico es la presión dirigida, debido a fuerzas tectónicas que operan sobre la masa de roca (como en l as zonas de falla con movimiento de bloques). En el metamorfismo de enterramiento también interviene la presión, aunque no la debida a fuerzas tectónicas, sino la que resulta del peso de las abundantes capas de sedimentos y rocas sedimentarias que tiene por encima. Además, en este tipo de metamorfismo, suele intervenir un aumento de la temperatura, derivado de la ubicación de la roca en zonas más profundas y calientes de la corteza. 2. ¿Qué criterios se utilizan para clasificar las rocas metamórficas? Las rocas metamórficas pueden clasificarse en función del tipo de metamorfismo que las originó, de la roca de la que proceden o de su textura y estructura (este último criterio es el más utilizado).
Página 295 1. Cita tres rocas metamórficas y clasifícalas. Respuesta libre, por ejemplo: Pizarras, esquistos, ambas rocas metamórficas foliadas. Mármol, roca metamórfica no foliada. 2. Realiza un cuadro con los principales minerales metamórficos y sus respectivas aplicaciones. Minerales metamórficos
Aplicaciones
Granate
Joyería (piedra semipreciosa)
Corindón
Abrasivo para pulido
Grafito
Fabricación de esquís, raquetas, piezas de automoción
Asbestos
Aislantes térmicos, aditivos en cementos
Página 296 ACTIVIDADES REPASA 1. Define magma y roca magmática. Un magma es un fluido que procede de la fusión de materiales del manto o de la corteza terrestre, y que se compone de minerales fundidos (principalmente, silicatos), algunos cristales y fragmentos de roca todavía sólidos, y una cantidad variable de gases disueltos. Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
Una roca magmática es aquella que está formada por el enfriamiento y la consiguiente solidificación de un magma, bien en la superficie terrestre, bien en el interior de la corteza.
2. Cuando tratamos la fusión de las rocas, hablamos más de intervalo de fusión que de punto de fusión, ¿por qué? Porque una roca está formada por diversos minerales, cada uno con su característico punto de fusión; esto provoca que, a una cierta temperatura, algunos minerales se fundan, pero otros no. Así, el intervalo de fusión de una roca comienza con el valor de temperatura en el que se funde el mineral con menor punto de fusión, y finaliza con el valor en el que se funde el mineral con mayor punto de fusión. Entre ambos valores, la roca está parcialmente fundida, ya que no todos sus minerales habrán alcanzado sus respectivos puntos de fusión. 3. ¿Qué factores controlan la formación de los magmas? La presión, la temperatura y la presencia o no de fluidos (sobre todo agua) en la roca. 4. ¿Cuál es la causa de la migración del magma desde el lugar de formación hasta la cámara magmática, lugar donde se solidifica? El magma se desplaza hacia la superficie, porque, al fundirse, las rocas tienen una densidad menor que las rocas de su entorno (rocas encajantes). Además, los fluidos tienden a desplazarse desde zonas de mayor presión hacia otras de menor presión (más superficiales). 5. ¿Por qué no se produce cristalización fraccionada en la lava de un volcán? Porque la cristalización fraccionada se produce cuando tiene lugar un enfriamiento lento que permita, a los diferentes minerales, ir alcanzando sus puntos de solidificación paulatinamente. Esto es posible en el interior de la cámara magmática, pero no en la superficie terrestre, donde el enfriamiento del magma es muy rápido debido a las bajas temperaturas. 6. ¿Qué diferencias y qué similitudes hay entre un granito y una riolita? El granito y la riolita proceden de un mismo tipo de magma (ácido o rico en sílice); esto hace que tengan la misma composición mineralógica (cuarzo, feldespatos y micas). Se diferencian en sus texturas, ya que el granito presenta una textura holocristalina de grano medio (cristales de tamaño uni forme y relativamente grande), acorde con su origen plutónico, mientras que la riolita presenta una textura vítrea o porfídica (cristales mayoritariamente microscópicos o incluso ausentes), debido a su origen volcánico. 7. ¿Cuál es la causa de que unas emisiones magmáticas generen coladas de lava mientras que otras solo expulsen piroclastos? La composición de la lava que sale por el cráter de un volcán determina el tipo de erupción que experimenta y el tipo de edificio volcánico que esta genera. Así: – Las lavas procedentes de magmas básicos (pobres en sílice y muy calientes) son muy fluidas, pierden sus gases con mucha facilidad y tardan más en solidificarse. Estas lavas producen erupciones muy poco explosivas y generan grandes coladas de lava que se extienden por una gran superficie alrededor del cráter. Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
–
Las lavas ácidas (ricas en sílice y más frías) son muy viscosas, por lo que se desgasifican con dificultad y se consolidan muy rápido (a veces en el interior del conducto de salida). Estas circunstancias hacen que la lava no salga al exterior en forma de coladas, sino en erupciones más o menos explosi vas y proyectada en forma de fragmentos de tamaño diverso que suelen consolidarse en el aire (piroclastos).
8. ¿A qué tipo de yacimiento pertenecen los filones hidrotermales? ¿Qué minerales producen? Los yacimientos de origen hidrotermal están asociados al ambiente petrogenético magmático, concretamente a las fases finales de la consolidación magmática, en la que los fluidos residuales de la cámara magmática (ricos en iones) son inyectados a presión en las fisuras de la roca encajante, donde cristalizan y dan lugar a concentraciones de minerales con interés, como la wolframita, la galena, la pirita, la calcita, la siderita, los sulfuros de hierro, cobre (calcopirita), cinc, mercurio (cinabrio), etc.
9. El metasomatismo es frecuente en el metamorfismo de contacto. Razona esta afirmación. El metamorfismo de contacto se debe al aumento de temperatura que experimenta una roca provocada por la presencia de un magma ascendente en sus proximidades. Estos magmas ascendentes suelen llevar asociada una migración de fluidos hidrotermales que se infiltran entre las fisuras de la roca encajante, produciendo cambios mineralógicos importantes en ella (metasomatismo).
10. ¿Por qué las rocas metamórficas son más densas que las sedimentarias de las que proceden? La densidad es la relación entre la masa y el volumen que ocupa en un objeto; cuando las rocas sedimentarias se transforman en rocas metamórficas, se ven sometidas a altas presiones que varían su textura y su estructura, y generan planos de foliación y esquistosidad. En otras palabras, la roca se ve sometida a un aplastamiento que reduce su volumen y, por tanto, aumenta su densidad.
11. ¿Se puede formar una riolita o un granito a partir de un magma basáltico? Sí, siempre que el magma sufriera un proceso de diferenciación magmática durante su ascenso, en el que se originase una fracción enriquecida en sílice. Al consolidarse en el interior de la corteza, este magma diferenciado originaría un granito, mientras que si llegara al exterior, formaría una Riolita.
12. ¿Cuáles son los factores determinantes en la formación de las siguientes rocas? a) Milonita. b) Esquisto. c) Anfibolita. Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
a) En la formación de las milonitas, típicas de las fallas en las que hay desplazamiento de bloques, el factor predominante es la intensa presión dirigida que resulta de los esfuerzos tectónicos (metamorfismo dinámico). b) En la génesis de los esquistos influyen mayoritariamente las presiones dirigidas y los aumentos de temperatura moderados que son típicos del metamorfismo regional de grado medio. c) En la formación de las anfibolitas, que se forman por metamorfismo de contacto de rocas volcánicas, influye fundamentalmente el aumento de la temperatura.
13. Explica la posible relación entre la formación de fracturas y la formación de magmas. La formación de una fractura en la corteza terrestre puede ocasionar un súbito descenso de presión en rocas profundas y muy calientes. La disminución de la presión hace que desciendan los puntos de fusión de los minerales de dichas rocas, lo que puede causar su fusión y la formación de un magma. 14. ¿A qué se debe que las rocas plutónicas presenten fases cristalinas mientras que las rocas volcánicas presenten bastante vidrio? Los cristales bien formados de las rocas plutónicas son el resultado de un proceso de cristalización con suficiente espacio, tiempo y reposo, es decir, en una cámara magmática. Las texturas vítreas de las rocas volcánicas son el resultado de un enfriamiento tan rápido, por contacto directo con la atmósfera, que no deja tiempo para que se formen los cristales (los constituyentes alcanzan el estado sólido, pero no la estructura cristalina ordenada).
OBSERVA E INTERPRETA 15. ¿Qué foliación presentan las diferentes rocas que observas en las fotografías? B A
C
Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
La fotografía A corresponde a un gabro, que es una roca magmática plutónica y, por tanto, carece de foliación. La fotografía B corresponde a un esquisto micáceo, que es una roca con un grado de foliación medio denominado esquistosidad, con cristales grandes orientados según planos más o menos paralelos. La fotografía C es de una pizarra, que presenta un grado de foliación muy bajo, denominado pizarrosidad, que se caracteriza porque los minerales definen una estructura hojosa.
Página 297 ANALIZA Y PIENSA 16. Copia y completa la tabla que aparece a continuación. ¿Observas alguna relación entre el color y la composición mineralógica de las rocas magmáticas? Roca volcánica
Roca plutónica
Magma basáltico
Basalto
Gabro
Magma andesílico
Andesita
Diorita
Magma granítico
Riolita
Granito
Las rocas procedentes de magmas ácidos suelen tener colores claros, debido a la presencia de sílice, mientras que las rocas procedentes de magmas básicos y ultrabásicos son de colores oscuros, por la presencia de minerales ferromagnesianos.
17. Un geólogo estudia una zona in situ. Mientras observa las rocas del terreno, se da cuenta de que hay tres tipos totalmente diferentes. En el centro hay una roca magmática, rodeándola una franja relativamente estrecha de rocas metamórficas, y en contacto con estas últimas una roca sedimentaria. ¿Cómo explicarías esta disposición? Esta formación rocosa se originó cuando un magma ascendente se emplazó en una zona de la corteza terrestre constituida por rocas sedimentarias. La intrusión de la masa de rocas fundidas produjo un importante aumento de temperatura en las rocas sedimentarias de sus alrededores, que sufrieron un proceso de metamorfismo de contacto y se transformaron en rocas metamórficas (una aureola metamórfica). Más tarde, la masa de magma se enfrió, y se formó un plutón magmático. La erosión posterior desenterró esta formación, que quedó dispuesta tal y como la encontró el geólogo, con el plutón magmático en el centro, la aureola metamórfica alrededor de este y la roca encajante sedimentaria ocupando el resto de la región. 18. Las rocas plutónicas más abundantes proceden, generalmente, de la consolidación de magmas con elevado contenido en sílice; por el contrario, las rocas volcánicas más abundantes suelen proceder de magmas con un contenido en sílice muy bajo. ¿Puedes explicar estas afirmaciones? Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
Las rocas plutónicas proceden generalmente de magmas ácidos (ricos en sílice), ya que, al ser más viscosos, son los que solidifican bajo la superficie con mayor frecuencia. Por el contrario, los magmas más fluidos, que son los que alcanzan la superficie y originan erupciones volcánicas con mayor facilidad, suelen tener una composición muy pobre en sílice, que encaja con la de las rocas volcánicas más frecuentes.
19. Realiza una tabla que muestre los diferentes tipos de metamorfismo y los factores que influyen principalmente en cada uno de ellos. Tipo de metamorfismo
Factores
Metamorfismo regional
Presión y temperatura
Metamorfismo de contacto
Temperatura
Metamorfismo de presión o dinamometamorfismo
Esfuerzos dirigidos. Presión y temperatura en zonas localizadas
Metamorfismo de impacto
Presión y temperatura asociada a la colisión violenta de meteoritos o cometas
Metamorfismo hidrotermal
Composición de volátiles
20. Indica los tipos de metamorfismo propios de zonas de subducción y en qué lugares se producen. Si es necesario, consulta las unidades anteriores, donde se estudian los ambientes petrogenéticos. El metamorfismo típico de estas regiones es el metamorfismo regional, que afecta a grandes extensiones y se produce en la zona de convergencia entre las placas. Este metamorfismo es el más importante, aunque también se producen otros tipos secundarios. Por ejemplo: debido a los magmas que se producen por fusión de la litosfera que subduce, puede provocarse metamorfismo por contacto cuando estos ascienden a través de la corteza; en las zonas superficiales, la mayor rigidez de los materiales hace que estos se fracturen, dando lugar a fallas y cabalgamientos, donde puede producirse metamorfismo dinámico. 21. Las migmatitas son rocas constituidas por dos partes claramente diferenciadas: una de colores claros, formada por cuarzo y feldespatos y con textura típica de roca ígnea; y otra de colores oscuros, formada por anfíboles y biotita con foliación. ¿Cuál crees que es el origen de las migmatitas? Las migmatitas son rocas metamórficas que se originan en procesos denominados de ultrametamorfismo o de anatexia. En este metamorfismo de gran intensidad, la roca, inicialmente, adquiere una textura foliada, debido a un aumento de la presión. Después, es sometida a temperaturas que alcanzan valores superiores al punto de fusión de algunos de sus minerales; esto hace que la roca sufra una fusión parcial. Cuando la temperatura desciende, los minerales que se fundieron se solidifican entre los que no llegaron a fundirse, que mantienen la foliación original de la roca. Por el contrario, las partes de la roca en las que se produjo fusión presentarán texturas típicas de las rocas ígneas.
Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
22. A partir de un magma, se ha formado un yacimiento donde se encuentran minerales complejos, como el corindón y la turmalina, y otro de tipo hidrotermal, ¿podrías indicar el orden de formación? Razona la respuesta. Se han formado, en primer lugar, el corindón y la turmalina, ya que estos minerales se encuentran en yacimientos con un proceso lento de enfriamiento (se generan cuando la mayor parte del magma se encuentra sin cristalizar). Después, se formarán los yacimientos hidrotermales, que se deben a migraciones de fluidos asociadas a los procesos finales de la consolidación magmática.
23. Copia y completa el siguiente cuadro: Roca
Metamorfismo
Roca inicial
Pizarra
Regional, poco intensa
Arcillas
Esquisto
Regional, grado medio
Arcillas, rocas volcánicas y granitos
Micacita
Regional, grado medio-alto
Arcillas y rocas ígneas básicas
Gneis
Grado alto
Arcillas, rocas volcánicas y granitos
Cuarcita
Regional o de contacto
Areniscas
Mármol
Regional o de contacto
Calizas
Migmatita
Ultrametamorfismo
Mezcla de granitos y rocas básicas
24. Relaciona mediante flechas las rocas de la primera fila que tengan similar composición química con las de la segunda, indicando cuáles son plutónicas y cuáles volcánicas: Andesita
Granito
Gabro
Basalto
Riolita
Peridotita
La combinación correcta es la siguiente: Andesita
Granito
Gabro
Basalto
Riolita
Peridotita
Las rocas plutónicas son: granito, gabro y peridotita. Las rocas volcánicas son: riolita, basalto y endesita.
Unidad 14. El magmatismo y el metamorfismo
